Nu we weten hoe glasvezelsystemen werken en waarom ze nuttig zijn — hoe worden ze gemaakt? Optische vezels zijn gemaakt van uiterst zuiver optisch glas. Wij denken dat een glazen ruit doorzichtig is, maar hoe dikker het glas wordt, hoe minder doorzichtig het wordt door onzuiverheden in het glas. Het glas in een optische vezel bevat echter veel minder onzuiverheden dan vensterglas. Een bedrijf beschreef de kwaliteit van glas als volgt: Als je boven op een oceaan zou staan die kilometers lang is van optische vezelglas met een vaste kern, zou je de bodem duidelijk kunnen zien.
Het maken van optische vezels vereist de volgende stappen:
Advertentie
Advertentie
- Het maken van een voorgevormde glazen cilinder
- Trekken van de vezels uit de voorvorm
- Testen van de vezels
Maken van de voorvorm blanco
Het glas voor de voorvorm wordt gemaakt door een proces dat gemodificeerde chemische dampdepositie (MCVD) wordt genoemd.
Bij MCVD wordt zuurstof door oplossingen van siliciumchloride (SiCl4), germaniumchloride (GeCl4) en/of andere chemicaliën geblazen. Het precieze mengsel is bepalend voor de diverse fysische en optische eigenschappen (brekingsindex, uitzettingscoëfficiënt, smeltpunt, enz.). De gasdampen worden vervolgens in een speciale draaibank naar de binnenkant van een buis van synthetisch silica of kwarts geleid (cladding). Terwijl de draaibank draait, wordt een toorts langs de buitenkant van de buis op en neer bewogen. Door de extreme hitte van de toorts gebeuren er twee dingen:
- Het silicium en germanium reageren met zuurstof en vormen daarbij siliciumdioxide (SiO2) en germaniumdioxide (GeO2).
- Het siliciumdioxide en germaniumdioxide zetten zich af aan de binnenkant van de buis en smelten samen tot glas.
De draaibank draait continu om een gelijkmatige coating en consistent blank te maken. De zuiverheid van het glas wordt gehandhaafd door het gebruik van corrosiebestendige kunststof in het gastoevoersysteem (kleppenblokken, pijpen, afdichtingen) en door een nauwkeurige regeling van het debiet en de samenstelling van het mengsel. Het proces van het maken van de voorvorm is sterk geautomatiseerd en neemt enkele uren in beslag. Nadat de preform blanco is afgekoeld, wordt deze getest voor kwaliteitscontrole (brekingsindex).
Trekken van vezels uit de preform blanco
Als de preform blanco is getest, wordt deze geladen in een vezeltrektoren.
De blanco wordt neergelaten in een grafietoven (3.452 tot 3.992 graden Fahrenheit of 1.900 tot 2.200 graden Celsius) en de punt wordt gesmolten totdat een gesmolten bol naar beneden valt door de zwaartekracht. Terwijl het valt, koelt het af en vormt een draad.
De operator rijgt de streng door een reeks van coating cups (buffer coatings) en ultraviolet licht uithardingsovens op een trekker-gestuurde spoel. Het trekkermechanisme trekt de vezel langzaam uit de verwarmde voorvormblanco en wordt nauwkeurig gecontroleerd door een lasermicrometer te gebruiken om de diameter van de vezel te meten en de informatie terug naar het trekkermechanisme te voeden. De vezels worden met een snelheid van 10 tot 20 m/s uit de blanco getrokken en het eindproduct wordt op de spoel gewikkeld. Het is niet ongewoon dat spoelen meer dan 2,2 km optische vezel bevatten.
Testen van de afgewerkte optische vezel
De afgewerkte optische vezel wordt getest op het volgende:
- Treksterkte – Moet bestand zijn tegen 100,000 lb/in2 of meer
- Brekingsindexprofiel – Bepaalt numerieke apertuur evenals scherm voor optische defecten
- Vezelgeometrie – Kerndiameter, cladding afmetingen en coating diameter zijn uniform
- Attenuation – Bepaal de mate waarin lichtsignalen van verschillende golflengten degraderen over de afstand
- Informatie draagkracht (bandbreedte) – Aantal signalen die kunnen worden vervoerd in een keer (multi-mode vezels)
- Chromatische dispersie – Verspreiding van verschillende golflengten. Spreiding van verschillende golflengten licht door de kern (belangrijk voor bandbreedte)
- Bedrijfstemperatuur/vochtigheidsbereik
- Temperatuurafhankelijkheid van verzwakking
- Mogelijkheid om licht onder water te geleiden – Belangrijk voor onderzeese kabels
Als de vezels eenmaal de kwaliteitscontrole hebben doorstaan, worden ze verkocht aan telefoonmaatschappijen, kabelmaatschappijen en netwerkproviders. Veel bedrijven vervangen momenteel hun oude, op koperdraad gebaseerde systemen door nieuwe, op glasvezel gebaseerde systemen om de snelheid, capaciteit en duidelijkheid te verbeteren.